化学的形象思维： 训练及能力培养

陈屹 吴俊明

摘要： 讨论形象及形象思维的一般功能与意义;形象思维对于化学科学的特别意义;形象思维对于化学教育教学的特别意义。探讨化学形象思维的训练及能力培养的4个主要环节，以及语言在化学形象思维中的作用。

关键词： 化学形象思维; 功能; 意义; 化学形象思维训练; 化学形象思维能力培养

文章编号： 1005-6629（2021）03-0008-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

为什么要进行、重视形象思维的训练及能力培养？要回答这个问题，必须先弄清形象及形象思维的功能与意义。本文将概括讨论形象及形象思维的一般功能与意义，以及形象及形象思维对于化学认知和化学教育的特殊意义，然后进一步讨论化学形象思维的训练及能力培养。

1  形象及形象思维的一般功能与意义

形象能引起人的思想和感情活动，是人的认识活动从感知过渡到思维的刺激物。形象思维是对事物表象进行识别、审视、取舍、组合、想象、联想以及内部言语描述等加工处理，来解决问题的思维方法，是反映和认识世界的思维形式。没有形象和形象思维，人类就不能生动和成功地地认识客观世界。

基于事物形象和表象的形象思维，跟抽象思维和直觉思维一样，在人类认识世界、改造世界的过程中具有重要的作用，是人们认识客观世界的主要思维方式之一。

形象思维既是获得感性认识的基本思维形式，又是获得理性认识的前提和基础。在科学认识的理性阶段，以及科学活动的其他阶段，形象思维都在积极地发挥作用。例如，参与概念形成、判断、推理等反映现实的活动，进行科学想象，佐证逻辑推理，在整体上把握研究对象的关系以至本质，形象地显示科研成果，等等。

总之，形象思维在人的认识活动中具有重要的作用和功能。

2  形象思维对于化学科学的特别意义

对于化学科学来说，形象和形象思维的特别意义主要在于：

（1） 有效地形成对实物材料的感性认识，使得对化学研究对象的感性认识更加丰富、优质;随后又参与对实物材料理性认识的形成，使化学科学的理性认识更加全面、合理、丰富。

化学研究的对象是实物材料，是实物材料的组成、结构、性质、变化和应用等。化学的形象思维先后把有关的感知材料转变成：①物质（实物材料）表象或物质变化表象;②通过识别跟有关语词的联系、初步概括形成的理性化的意象;③经过检验和进一步抽象概括形成的抽象形象;④通过推演、想象、联想等思维活动建构成的一系列形象“片段”“组块”;⑤按照化学认知逻辑连接起来或者用隐蔽的内部语言组织形成的形象变化过程;⑥可以通过外部语言描述转化成有关的理性的化学认识。

如果把自然界的实物材料比作沙石、矿物等基础原料的话，它们先是经过形象思维的处理加工（由直观表象到意象）才得以转变成构建化学科学大厦的水泥、钢筋等建筑材料，而后又经过形象思维的进一步处理加工（由意象到抽象表象再到表象系列）转变成建筑构件、逐步成为不断扩展增长的化学科学大厦的一部分。

（2） 促进化学科学的产生和发展。

在促进化学科学产生和发展方面，化学概念所使用的名词术语，以及化学符号语言足以说明问题。

没有概念就没有自然科学。从经典化学中的分子、原子、元素、单质、化合物、化学键、中和反应、化合反应、分解反应、复分解反应、氧化反应、还原反应、元素周期表、环状分子……到现代化学中的电子云、共轭键、分子筛、原子簇、冠醚、夹心化合物、足球烯、手性分子、旋光分子、不对称催化、高分子纳米管等等，这些作为化学科学成果的概念都代表着实物材料及其变化的特定的具体形象，是特定形象的符号。甚至于“化学/chemistry”一词，无论是不同考证者提出的源自“金液学”说或者源自“炼金术”说，还是现代的“变化的科学”、“造化之学”解释，都具有形象色彩。

至于元素符号、化学式、结构式、化学方程式等等化学科学独有的符号语言，更是具有浓浓的形象韵味，完美地适应了化学科学的发展需要。

形象思維有力地促进了有效的化学语言的建立。

（3） 促进化学科学的创新。

形象思维是参与化学科学创造过程的积极因素，它在化学科学创新方面发挥作用主要有如下三个途径： ①通过想象，为创新寻找新目标、探索新物质、开拓新思路、寻找新方法，为化学科学创新插上翱翔的翅膀。②通过直观的形象（例如分子结构），帮助创造者比较直接地掌握所研究的对象，领会各组成部分相互关系的具体意义，作为逻辑推理的佐证。③以形象显示创新成果。现代化学的许多新成果都是从设想物质的新组成、新结构、新合成方法等等新思路起步的。

化学科学创新中的假说，往往就是一种新的形象。其最典型、最为人们广泛熟悉的实例之一就是阿伏伽德罗的分子假说，阿伏伽德罗的分子假说正是对物质微观结构形象的一个描画。

3  形象思维对于化学教育教学的特别意义

形象思维有助于学生更好地理解抽象的概念、理论，掌握化学知识;也有助于搞好实验技能教学，有助于解决化学问题，有助于培养学习化学的兴趣，有助于学生更好地把握研究的对象和方法，有助于突破思维定势，培养学生的想象力、创造力，诱发学好化学的潜在能力……总之，形象思维有助于搞好化学教学，有助于学生学好化学。

（1） 形象思维有助于学生更好地理解抽象的概念、理论，掌握化学知识。

形象思维利用感官直接接受具体形象的信息，然后在头脑中形成表象，再利用这些表象进行类比、概括、联想、想象等思维加工直至形成认识。这就使具体性成了它的一个显著特征，可以降低抽象内容的学习困难，有助于学生更好地理解抽象概念、理论，提高教学效果。

化学研究对象具有个别性特点[1]。这就使建立在个别性形象基础上的形象思维对于化学学习特别重要。

（2） 形象思维是解决化学问题不可缺少的工具。

形象思维不但具有直观性，还具有直觉性。直觉是未经逻辑推理的直观，它没有严格的步骤和规律，可以突破思维的常规和定势，跃过某些思维阶段，想象出最终阶段，想象出最终结果。量子论的创始人马克思·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck， 1858―1947，德）认为，科学家必须具备“对新观点的一种活跃的直觉想象力，这些新观点不是演绎得出的，而是通过艺术家一般创造性想象而得出的”[2]。可见，形象思维能力是解决化学问题，特别是创造性地解决化学问题不可缺少的能力。

（3） 形象思维的具体性、直观性可以使学习内容具有趣味性，驱动学生去联想，探索，产生学习的动力，养成学习化学的兴趣，等等。

化学形象思维如此重要，所以，早在1996年7月，在澳大利亚布里斯举行的第14届国际化学教育会议上（14ThICCE），在论及21世纪化学教育指导思想时，学者们就特别指出想象能力的培养对化学专门人才培养的重要性，提出“想象力比知识更重要”;建议培养想象力以促进创造能力的发挥……想象是形象思维进行推理的基本形式，想象的过程就是形象思维的过程，想象力的发展会促进形象思维的发展，这个建议凸显了培养化学形象思维能力对于21世纪化学教育的重要性。

现代教育的目的不仅要求受教育者掌握已经形成的科学知识、科学成果，更注重培养具有发现问题、解决问题能力的综合型人才，即具有创造能力的人才。为此，只靠严密、确定、有序的逻辑思维是不够的，因为这样有时会限制思维的发散性、想象力及创造力。如果能结合运用直观、具体、生动的形象思维，无疑可以促进思维的灵活性，有助于开辟理论思维的新领域，有利于创造型人才的培养[3]。

4  化学形象思维的训练及能力培养

怎样才能把化学形象思维的训练及能力培养工作做好？笔者认为，仅凭肤浅的感觉、“拍脑袋”，随意地說上几条意见，很难有好的效果，必须有理有据。所谓“有理”，就是要有理性，有适当的理论支撑。所谓“有据”，就是要有事实依据。目前，一些作者注意了“有据”，但多是举一两个例子而已，且局限于经验事实，大样本并且控制干扰因素的实验事实较少，亟待改进。比较起来，缺乏理论支撑这个问题更突出一些，需要尽快解决。

化学形象思维的训练及能力培养的理论支撑究竟是什么？笔者认为，既然形象思维的训练、形成是一个过程，按照这个过程的规律，即根据形象思维的过程机制来设计和实施化学形象思维的训练及能力培养就是理所当然的。化学形象思维训练及能力培养最根本的理论支撑应该是形象思维的过程机制。

下面就以形象思维的过程机制为支撑粗略地讨论化学形象思维的训练及能力培养的主要环节和必要措施。

4.1  第一个主要环节： 以直观形象为基础形成直观表象

形象思维是以直观形象和表象为支柱的思维过程，以直观形象为基础抓好表象的形成，自然应该是化学形象思维训练及能力培养的第一个主要环节。

表象是在观察、想象等活动基础上形成的。学习者通过自身有目的、有计划的感知（即观察）活动直接形成学习对象的观察表象，决定着感性认识的质量和丰富程度，是十分重要的。这里的观察所得表象可算是第一表象。为了观察表象能顺利地和优质地形成，首先需要观察者有观察的兴趣，重视进行观察;其次要有好的观察计划和方法。表象丰富、清晰有利于形象思维的进行。为了表象丰富、清晰、正确，教师要给学生提供足够的观察机会，指导学生逐步学会观察，敏捷地抓住观察机会： 不但能够应用自身的感觉器官来进行直接观察，还能够借助仪器设备来进行间接观察;养成认真细致的观察习惯，能看到事物的各个方面，从多个角度来把握对象的各种属性及其相互联系，进而获得关于研究对象的完整信息;重视随时记录观察结果，力求做到准确、详细。

4.2  第二个主要环节： 通过识别使直观表象初步概括，转化成意象、形象

通过回忆（搜索）、类比（比对）、联想、想象等思维方式，识别认知对象，建立跟有关语词的联系，使已经建立的直观表象初步理性化，实现初步概括，进入意象形成阶段。这个过程可能由若干次级过程构成： 每个次级过程完成一个识别点的检验。如果识别被否定，不能跟已有语词建立联系，则尝试新的识别、尝试建立新的联系。

进入意象形成阶段之后，可以通过抽象、概括使意象转化成确定的抽象形象。

这个过程通常被高度压缩，以“心领神会”的方式极快地进行，也可能没有严密的逻辑运思，以至于不易清晰地表述，或者形成学生学习状况的分化。让学生用书面的方式（文字或图解）“解压缩还原”进行表述、交流，实现思维过程“可视化”，有助于教师指导学生纠正不当之处、改进思维过程、缓解部分学生的迟钝和学习分化现象。

4.3  第三个主要环节： 通过推演、想象、联想等建构形象片段系列直至形象组块

通过推演、想象、联想等思维活动对抽象形象进行加工，补充、更新、变换、丰富认知对象的形象，再按照一定的逻辑建构成既有形象特点、又适应解决化学问题需要、比较完整的形象片段系列，实现“由点到线”;各个形象片段系列还可以进一步按照一定的逻辑相互联系，“由线到面”，“由面到体”，最终形成形象组块。这个过程有一定的“跳跃性”，不能逻辑地推得，需要创新思维和尝试，可能会造成部分学生的困惑，若不及时解决，会引起学习困难。经验规律的回忆、教师的铺垫讲解和同学的相互交流、启发，都有助于防止此类学习困难。

4.4  第四个主要环节： 形象组块经过语言描述转译成理性认识

各个形象“片段”按照化学认知逻辑连接起来之后，若用规范的语言描述各形象片段、组块及其相互间的联系，就可以形成反映实物材料及其化学变化过程的理性的化学认识片段或者组块。

5  重视发挥语言在形象思维中的作用

语言是由语音、词汇、语法构成的符号系统，是人类表达思维的重要工具，也是人类最主要的交际工具。语言是言语能力的社会性产物。语言和思维相互依存： 思维决定语言，思维方式的差异决定了语言表达方式的多样性;语言是思维的外壳，是表达思维必不可少的工具。虽然动作也是思维的表现工具之一（例如体态语言），这并不能否定思维的内容和方式主要是通过语言具体表现出来的。

从历史发展的角度来看，语言与思维是同时产生的，语言的形成和发展与思维的形成和发展具有相辅相成的关系： 思维的发展促进语言的发展，同时语言的发展对思维的发展又有反作用。人类的思维活动是在语言的基础上进行的，没有语言的赤裸裸的思维是不存在的[4]。

人类进化发展先后经历了前言语活动的发音阶段、理解和掌握词汇的言语早期发展阶段、词语组合成句的语言表达能力发展阶段、口语进一步发展阶段、书面文字语言萌芽和发展等阶段。可见，语言的发展推动了思维的发展。

语言和思维都具有多样性，有着极为密切的联系，但是，它们是两种不同的心理活动。思维是对客观现实的反映，跟客观现实有着必然的联系;语言只是客观现实的代表、信号，并不依赖客观现实的性质。语言中的词和思维中的概念不完全等同，语言的语法结构和思维规律也不等同[5]。总之，语言和思维是既相互密切联系又相互独立的系统。思维的职能始终是反映客观现实，认识客观事物的特点、规律及相互之间的联系和区别;语言的职能始终是为交际和思维提供工具[6]。语言离不开思维，思维也离不开语言，语言和思维是辩证统一的。

5.1  语言在化学形象思维中的作用

语言在化学形象思维中的功能、作用主要是：

（1） 对实物材料的组成、结构、性质、存在情况和制取等等进行描述。

形象思维的过程是形象孕育、诞生、完善的过程。形象思维的工具是形象，是用具体形象来构思。形象思维的特殊规律就是始终不脱离具体形象的比较、分析、综合、概括以及变化。在形象思维过程中，各种表象出现时并不一定伴随着语言，语言在形象思维过程中既不是一刻也离不开的外壳，也不是唯一的表达工具。对形象思维来说，语言的表达功能，主要表现在形象描述上，语言是形象描述的一种工具。画家主要依靠线条和色彩表达形象思维，音乐家主要依靠音响、节奏和旋律表达形象思维，文学家依靠文学的语言进行艺术形象的描述，来表达形象思维的过程和结果[7]，化学则是用化学语言来描述观察对象形象。在这一点上，化学术语的作用近似于美术、音乐中的色彩、线条、音响、旋律，不同于抽象思维中把语言直接作为进行思维和表达思想的工具。

（2） 作为连接形象与抽象的工具，起著中介作用。

在形象思维过程中，直观形象只有跟适当的语词发生联系，才能使直观表象初步理性化，实现初步概括，进入意象形成阶段，启动抽象思维过程。反过来，抽象的化学语言也只有通过再现语词的形象内涵，才能够被理解。

与此有关，语言也是连接宏观化学现象与微观粒子运动的中介工具。在这方面，化学特有的符号语言具有特别的作用。

（3） 作为化学中想象的描述工具。

化学需要想象，物质的结构与变化、物质的制取与应用、物质微粒的运动、实验装置的设计，以及化学中的许多形象及其运思等等都需要想象，化学的创新更是离不开想象。语言是描述想象的重要工具。

语言对于化学形象思维如此重要，以至于人们日常使用的自然语言，以及基于化学概念、按照一定规则来表示一定化学内容并且可以用文字表达的化学语言满足不了化学的需要，化学家们不得不制订了专门的化学符号语言。

（4） 内部言语在化学形象思维中起着特殊的作用。

所谓内部言语是一种不出声的言语活动。内部言语不是用来进行交际，而是为了支持思维活动进行的、不出声的言语。正常成人思考时，就好像是自己对自己说话，没有这种内部言语的支持，思维是很难进行的。

内部言语和外部言语之间有密切的关系： 内部言语是在外部言语的基础上产生的，没有外部言语就不会有内部言语;如果没有内部言语参与，人们就不能很好地进行外部言语的活动。

内部言语具有隐蔽性、简略性、片段性等特点。内部言语的隐蔽性源于发音器官活动的隐蔽性（内部言语虽然不发出声音，但却向大脑皮层发送动觉刺激，以支持人的思维活动）。内部言语常常只使用片断的语句，往往省略了大量的句子成分，只剩下标志性的“关键词”。

内部言语不同于内部说话。内部说话不具有内部言语那样的简略性，因而有比较开展的结构。内部说话有时可以成为内部言语和外部言语之间的过渡形态。一个人自言自语、教师默诵讲课稿、学生默诵考查内容等都是内部说话而不是内部言语[8]。

在化学形象思维过程中，直观表象的识别、推演、想象、联想、组接等思维活动，以及对抽象形象进行加工时，都可能有内部言语参与。

5.2  积极发挥语言在化学形象思维中的作用

要发挥语言在化学形象思维中的作用，应该注意：

●通过创设真实的化学情境、组织科学的观察等，让学生建立丰富的表象库。

●重视通过化学实验现象的观察、描述、分析讨论和设计来引导、培养学生的形象思维。

●加强模型、图像以及类比等方法在化学教学中的应用。

●运用形象的化学用语，化微观为宏观，变静态描述为动态描述。

●重视用计算机动画技术模拟、演示化学形象及其变化过程来配合教学。

●重视对化学抽象概念作形象的比喻、讲解，化抽象为形象。

●强化联想和化学想象训练，重视形象思维向直觉的转化。

●鼓励学生应用形象思维来解决问题，培养学生的形象思维习惯。

6  结束语

丰富、精细、深入、敏捷的观察，表象的准确识别、描述与循序转化概括，表象组合体的转译，是化学形象思维的重要环节。为了搞好化学形象思维的训练及能力培养，要围绕这3个环节精心地设计和实施有效的教学活动，努力把对物质及其化学性质、化学变化形象的观察、关注、运思等，作为化学素养的一个基础内容。

语言对形象思维过程与结果的表达十分重要。为此，发展化学形象思维能力要与发展化学语言能力并举。此外，还要重视化学实验观察、重视化学想象活动，协调地培养学生的结构思维、空间思维、化学反应机制思维、化学实验思维、化学应用思维等能力。

参考文献：

[1]张嘉同. 化学哲学[M]. 南昌： 江西教育出版社， 1994： 169.

[2]https：//www.pep.com.cn/czwl/rjbczwl/rjzwwd/201008/t20100825_1413325.html.

[3]董厚奎， 谢胜利， 陈跃南. 高校应重视大学生科学形象思维能力的培养[J]. 山东农业教育， 2004， 75（3）： 49.

[4]濮之珍. 语言、思维和形象思维[J]. 安徽师范大学学报（哲学社会科学版）， 1979， （3）： 31～39.

[5]汪安圣主编. 思维心理学[M]. 上海： 华东师范大学出版社， 1992： 42～54.

[6]张涛. 浅析思维与语言的关系[J]. 考试周刊， 2012， （69）： 21～22.

[7]李名方. 论语言描述与形象思维的关系及其规律[J]. 南京师范大学学报（社会科学版）， 1984， （2）： 59～62.

[8]https：//baike.baidu.com/item/内部言语/7453619？fr=aladdin.